생태정보학적 생물다양성 평가 기술 개발

Abstract

1. 연구의 배경 ？ 정책현안 및 연구의 필요성 ㅇ 경제개발에 따른 인구의 도시집중화는 야생생물 서식지 파편화를 통해 생물다양성의 지속적인 감소를 초래하고 있으며, 국토면적에 비해 다양한 개발사업이 증가하고 있는 우리나라는 생물다양성의 감소가 더욱 심화될 것으로 전망 ㅇ 생물다양성협약(CBD) 의제 중 영향평가(impact assessment)에 대한 우리나라의 이행 정도는 협약 권고사항과 차이가 있음 - 현재 환경정책 및 환경영향평가 등에서 생물 종 수 및 개체 수 위주의 평가는 생물다양성에서 다루어야 할 종 다양성, 유전적 다양성, 생태계 다양성 미반영 ㅇ 우리나라는 국가생물다양성전략 및 환경영향평가 등에서 기초적인 수준의 생물다양성 평가를 수행할 뿐, 융·복합적 평가기법 및 정책의 이행체계가 미흡 - 생물자원의 분포 및 개체군 변동 등의 국제적인 기준에 부합되는 자연자원에 대한 인벤토리와 데이터베이스 구축 및 지표개발 미흡 - 환경영향평가 등에서 생물현황 기초자료의 부족, 합리적인 생태계 평가기법의 부재, 생물 종 및 서식지 보전을 위한 추진체계 정립 미흡 등의 한계 - 생물다양성 평가를 위한 생태·자연도 도입 및 생물상 조사항목 개선에도 불구하고 기초적인 출현 종 목록 및 산술적 다양성 지수 결과를 제시하므로 서식지 및 유전자원 등의 생태계 건강성 악화 및 개발로 인한 훼손 파악이 미흡 - 특히 법정보호종에 대한 환경영향평가는 획일적인 영향 예측이나 저감방안 제시로 지역여건이나 생물 종의 생태적 특성이 미반영 ㅇ 생물다양성 관련 정책 및 환경영향평가 등의 효율적인 운용과 생태계 지속가능성 평가의 선진화를 유도하기 위한 생태·유전정보 기반의 융·복합적 생물다양성 평가방법 개발 및 정책·제도 개선이 필요한 시점 2. 연구의 목적 ？ 생물다양성 평가 현황 및 문제점 분석 ㅇ 국내 생물자원에 대한 유전정보학적 계통분류 연구 현황과 국내외 생물 종 유전정보 협력지원 체계 분석 및 생물다양성 항목 작성 실태 그리고 융·복합적 평가체계를 고려한 개선방안 도출 ㅇ 대기질, 소음진동 등 생활환경 항목에 비해 정량적 평가기법의 개선이 늦은 생물다양성 평가기법을 개선하기 위한 서식지 현황 및 생활사 등을 고려한 개선방안 분석 ㅇ 법정보호종뿐만 아니라 서식이 확인된 생물 종에 대한 다양성 분석을 통한 평가 가능성 확대방안 모색 ？ 생태정보학적 기법을 기반으로 한 생물다양성 평가기법 마련 ㅇ 생물유전정보를 이용한 계통적 다양성 기반의 융·복합적 생물다양성 평가방법 개발 ㅇ 생태정보학적 기법 소개를 통해 현재의 생물다양성 평가기법과 생태정보학적 기법의 차이점을 비교하여 생물다양성 평가에 생태정보학적 기법의 활용방안을 제시 ㅇ 한강권역 조류 현황자료를 이용하여 시범분석을 실시하고 생태정보학적 생물다양성 평가기법의 활용 방향을 제시 ㅇ 생물다양성 관련 정책 및 환경영향평가 등에서의 생태정보학적 생물다양성 평가기법의 활용 방향과 ICT 기반 환경영향평가를 위한 생물다양성 평가 로드맵을 도출 Ⅱ. 생태정보학적 생물다양성 평가를 위한 방법론적 현황 ？ 환경부 및 농림축산식품부 등에서 생물자원에 대한 유전자원의 지속적 확보 추진 ㅇ 국립생물자원관에서 ’08~’20년까지 계통수 작성 사업 추진 중 - 민간(대학 및 연구소)에서의 생물자원 현황은 집계되지 못하고 있음 ？ 유전자원의 이용과 보전에 대한 국제 규정 및 정보 공유 체계 ㅇ 2010년 일본 나고야에서 ‘유전자원 접근 및 이익 공유(ABS)에 대한 나고야 의정서’ 채택 - 1992년 생물다양성협약(CBD) 채택 후, 생물유전자원을 포함한 자국의 생물자원에 대한 주권적 권리 인정 ㅇ 미국 국립생물공학정보센터(NCBI), 유럽 생물정보학연구소(EBI) 및 일본 DNA 데이터 은행(DDBJ)에서는 유전정보를 등록하고 공유하는 체계를 구축 - 유전자 염기서열 정보 규제와 관련된 공유범위 확대 및 규제 해제 등 국제적 논쟁이 지속되고 있음 - 본 연구에서는 신약개발 및 생물복제 등에 활용되는 모든 유전자 정보가 아닌 생물 종 동정 및 생물다양성 평가를 위한 유전자 염기서열 정보만을 다룸 ？ 생활사 특성을 고려한 생물다양성 평가체계 도입 필요 ㅇ 환경변화에 민감한 개체수준에서의 영향에 따른 개체군 규모에서의 차이가 생물다양성 평가결과에 반영될 수 있는 평가체계 도입 - 취식, 확산, 이주 등 시·공간적으로 다양한 생활사는 생물다양성을 결정하는 데 중요한 요소로 작용할 수 있기 때문에 생물다양성 평가를 위한 계획 수립 단계에서부터 긴밀하게 고려되어야 함 ？ 생물상 조사의 한계성 및 평가의 제한성 ㅇ 전국자연환경조사 등 현재의 생물상 조사방법은 종 수 중심의 조사로 수립되어 생물자원의 현황파악이라는 목적에는 부합하나 정책적 활용을 위한 생물다양성 및 종 다양성 등의 지표화를 하기에 미흡 - 조류, 어류 등 일부 분류군에서는 개체 수도 함께 조사되어 다양성 분석이 가능하나 나머지 분류군은 종 수 중심으로 조사되고 있음 - 생물자원조사의 기본 지침이 될 수 있는 전국자연환경조사의 경우 현재 제5차까지 진행되어 오는 동안 조사 시기 및 방법 등이 바뀌고 있어 시계열적 생물다양성 평가의 한계를 초래함 ㅇ 전국적인 현황조사를 실시하는 데 분류군별 공간적 범위의 제한성으로 인한 통합적 다양성 분석의 한계 노출 - 전국자연환경조사의 경우 육상과 수계의 공간적 조사범위가 상이하여 생물다양성 평가를 통한 현황 및 변화 등을 분석하는 데 한계가 드러남 - 생물다양성 평가에서 종 다양성, 종 풍부도 등 평가 방법과 결과의 활용성이 다름에도 불구하고 혼용하여 사용함으로써 정책적 혼란을 초래할 가능성이 있음 ？ 생물다양성 평가체계를 고려한 개선방안 시급 ㅇ 생물다양성 평가의 다양한 지표의 활용방안 - 현재 국내에서 사용하는 생물다양성 평가지표는 대부분 종 수와 개체 수 등을 모두 요구하는 지표인바 평가가 제한적으로 실시됨 - 개체 수가 조사되지 않더라도 생물다양성을 평가할 수 있는 다양한 평가기법을 생물다양성 평가에 도입하는 것이 필요함 ㅇ 서식지의 기능적 특성 반영 - 종 수 개념의 생물다양성 분석은 서식지의 기능적 특성을 고려하여 분석스케일에 따라 달라질 수 있으므로 조사지역의 세분화 또는 자료 분석 시 서식역의 환경적 특성을 고려한 생물다양성 분석을 실시하도록 개선이 필요함 - 서식지 면적의 크기와 생물다양성은 비례하지 않으므로 적정 면적에서의 조사 또는 다양성 분석을 실시하도록 개선이 필요함 ㅇ 공간적 범위의 조정 개선 필요 - 생물다양성 평가가 요구되는 공간과 주변지역간의 관계 등을 평가하기 위한 공간적 범위를 평가에 활용하는 방안이 필요함 - 환경영향평가의 경우 사업대상지와 주변지역 및 사업 전 및 사업 후의 생물다양성 차이를 분석하기 위한 공간적 범위의 적정성 평가가 필요함

Ⅰ. Background and Aims of Research 1. Research background ？ Policy issues and research aims ㅇ The urban concentration of the population due to economic development is causing a continued decline in biodiversity through fragmentation of wildlife habitats, and Korea, which has a large number of development projects ongoing relative to its land area, is expected to see a further decline in biodiversity. ㅇ Impact assessment on Korea’s implementation of the agenda of the Convention on Biological Diversity (CBD) differs from the recommendations of the Convention. - Assessments focusing on the number of species and population in current environmental policies and the Environmental Impact Assessment (EIA) do not reflect the diversity of species, genetic or ecological diversity to be addressed in biodiversity. ㅇ Korea is only conducting basic-level biodiversity assessments in the national strategy for biodiversity and EIA, and it has a poor implementation system of convergence assessment methods and policies. - Poor inventory, database, and indicators of natural resources meeting international standards, such as distribution of biological resources and variation of population - Limitations including a lack of basic biological data, a lack of rational ecological evaluation techniques and the lack of an implementation system for conservation of species and habitats, etc. - Despite the introduction of ecology and nature for biodiversity evaluation and improvements to biological survey items, the basic list of species that appear and the results of the arithmetic diversity index alone do not identify damage caused by habitat and genetic resources. - EIAs on the legally protected species do not reflect the ecological characteristics of local environmental conditions or species by predicting uniform effects or suggesting measures to reduce them. ㅇ It is now necessary to develop eco-information methods and improve policies and systems in order to encourage the efficient operation of biodiversity-related policies and environmental impact assessments and advance assessment for sustainability in ecosystem. 2. The aims of research ？ Analysis of current status and problems with biodiversity evaluation ㅇ Derived improvement measures considering the current status of the classification of genetic information on domestic biological resources, the cooperative support system for domestic and international biological species, the status of the preparation of biodiversity items, and the integrated evaluation system ㅇ Analyzed improvement measures that take habitat status and life history into consideration so as to improve biodiversity assessment techniques which improve rather slowly compared to those of living environment such as air quality and noise vibration ㅇ Sought ways to expand the possibility of assessment by analyzing the diversity of species whose inhabitation has been confirmed as well as legally protected species ？Preparing a biodiversity evaluation method based on ecological information technology ㅇ Development of a integrated biodiversity assessment method based on systematic diversity using molecular ecological information ㅇ Comparing the difference between the current biodiversity evaluation methods and ecological information technology through the introduction of ecological information technology, a method of utilizing ecological information technology in the biodiversity evaluation was proposed ㅇ Conducted a pilot analysis using the current status data of birds in the Han River area and presented the usability of ecological information biodiversity evaluation techniques ㅇ Deduced directions for utilizing ecological information biodiversity evaluation techniques in policies related to biodiversity and environmental impact assessment and a roadmap for assessing biodiversity based on ICT Ⅱ. Methodological Status for Evaluation of Ecological Biodiversity ？ The Ministry of Environment, the Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, and other agencies are pushing for continuous securing of genetic resources for biological resources ㅇ The National Institute of Biological Resources is working on a project to count the number of trees between 2008 and 2020. - The status of biological resources held by private actors (universities and research institutes) is not tallied. ？ International regulation and information sharing system on the utilization and conservation of genetic resources ㅇ Adopting the Nagoya Protocol for Access to Genetic Resource and Benefit Sharing in Nagoya, Japan in 2010 - Recognizing the sovereign right to biological resources in the country, including bio-genetic sources, after the adoption of the Convention on Biological Diversity (CBD) in 1992 ㅇ The National Center for Biological Engineering Information (NCBI), the EBI in Europe, and the DDBJ in Japan have established a system to register and share genetic information. - The international debate continues, including the expansion and lifting of a shared scope related to the regulation of gene sequencing information. - In this study, the basic gene sequence information for biota identification and biodiversity evaluation is not all genetic information used for developing new drugs or cloning. ？ Necessity to introduce a Biodiversity Evaluation System considering the characteristics of life history ㅇ Introduction of an evaluation system in which differences in population size are reflected in biodiversity evaluation results according to the impact on the level of objects sensitive to environmental changes - It is necessary to take life history into account from the planning stage in biodiversity assessment since various traits of life history in time and space, such as food, proliferation, and migration, can play an important role in determining biodiversity. ？ Limitation of biota investigations and evaluations ㅇ Current methods of biological research, such as the nationwide natural environment survey, were established to focus on the number of species, meeting the purpose of biodiversity destruction, but are insufficient to provide indicators of biodiversity and species diversity for policy utilization - In some classifications, such as birds and fish, the number of individuals can also be investigated and analyzed for diversity, but the remaining classifications are based on the number of species. - In the case of a nationwide natural environment survey, which may be a basic guideline for bioresource surveys, the timing and methods of the survey are changing during the current 5th phase, leading to limitation of a time-series biodiversity assessment. ㅇ Limitation of integrated diversity analysis due to the limited spatial extent of each classification group in conducting a nationwide survey - In the case of a nationwide natural environment survey, the spatial extent of the land and water systems is different, revealing limitations in analyzing the current situation and changes through biodiversity assessment. - There is a possibility of policy confusion in biodiversity evaluation by mixing and using different methods and results, including species diversity and species abundance. ？ Urgent improvement measures that take the biodiversity evaluation system into consideration ㅇ Utilization of various indicators in biodiversity evaluation - Currently, biodiversity evaluation indexes used in Korea are conducted in a limited way, which requires both the number of species and the number of individuals. - It is necessary to introduce a variety of assessment techniques to assess biodiversity even if the populations are not investigated. ㅇ Reflection of the functional characteristics of the habitat - Since biodiversity analysis of species concepts can vary according to the scale of the analysis considering the functional characteristics of a habitat, it is necessary to improve biodiversity analysis by taking into consideration the environmental characteristics of a habitat in data analysis and/or in subdivisions of survey areas. - The size and biodiversity of habitat areas are not proportional and therefore need to be improved to conduct an investigation or diversity analysis in the appropriate area. ㅇ Necessity of improving the adjustment of the spatial extent - It is necessary to utilize the spatial extent to evaluate the relationship between space required for biodiversity evaluation and the surrounding area. - Environmental impact assessment requires a proper assessment of the spatial extent to analyze the differences between the project target site and the surrounding area and biodiversity before and after the project.